从 ELFIN 低空视角看电磁离子回旋波驱动的高能电子沉降
空间物理
2023-07-19 v1 等离子体物理
摘要
我们利用电子损失与场探测任务（ELFIN）——两颗极轨低空自旋立方星——上的高能电子探测器数据，回顾了对电磁离子回旋（EMIC）波驱动的高能电子沉降的综合观测。该探测器以良好的俯仰角和能量分辨率测量 50-5000 keV 的电子。EMIC 波驱动的沉降在沉降通量与捕获通量之比的能谱图中展现出独特的特征：在 0.5 MeV 处出现峰值，该峰值具有突发性（爆发式）且带有显著的亚结构（偶尔可至亚秒级时间尺度）。ELFIN 在同一磁地方时扇区的多次飞越使我们能够研究 EMIC 波-电子相互作用区域的时空演化。利用两年的 ELFIN 数据，我们构建了一个包含 50 次强 EMIC 波驱动沉降事件的统计数据库。大多数事件位于 L=5-7 的黄昏侧，而一个较小的子集位于 L=8-12 的子夜后。峰值沉降比和半峰值沉降比（我们用作最小共振能量的代理）的能量显示出 L 壳层依赖性，这与基于先前 EMIC 波功率谱统计观测的理论估计高度一致。最强烈事件的沉降比谱形在峰值两侧（即 1.45 MeV 两侧）呈指数衰减。这也与基于先前波谱统计的准线性扩散理论吻合良好。在与强 EMIC 波驱动的 1 MeV 沉降同时观测到的亚 MeV 电子沉降，其谱形与强度低得多的高频 EMIC 波对低至 200-300 keV 电子的有效投掷角散射一致。这些结果证实了 EMIC 波在驱动相对论电子损失中的关键作用。非线性效应可能大量存在，需要进一步研究。
引用
@article{arxiv.2211.15653,
title = {Energetic electron precipitation driven by electromagnetic ion cyclotron waves from ELFIN's low altitude perspective},
author = {V. Angelopoulos and X. -J. Zhang and A. V. Artemyev and D. Mourenas and E. Tsai and C. Wilkins and A. Runov and J. Liu and D. L. Turner and W. Li and K. Khurana and R. E. Wirz and V. A. Sergeev and X. Meng and J. Wu and M. D. Hartinger and T. Raita and Y. Shen and X. An and X. Shi and M. F. Bashir and X. Shen and L. Gan and M. Qin and L. Capannolo and Q. Ma and C. L. Russell and E. V. Masongsong and R. Caron and I. He and L. Iglesias and S. Jha and J. King and S. Kumar and K. Le and J. Mao and A. McDermott and K. Nguyen and A. Norris and A. Palla and Roosnovo and J. Tam and E. Xie and R. C. Yap and S. Ye and C. Young and L. A. Adair and C. Shaffer and M. Chung and P. Cruce and M. Lawson and D. Leneman and M. Allen and M. Anderson and M. Arreola-Zamora and J. Artinger and J. Asher and D. Branchevsky and M. Cliffe and K. Colton and C. Costello and D. Depe and B. W. Domae and S. Eldin and L. Fitzgibbon and A. Flemming and D. M. Frederick and A. Gilbert and B. Hesford and R. Krieger and K. Lian and E. McKinney and J. P. Miller and C. Pedersen and Z. Qu and R. Rozario and M. Rubly and R. Seaton and A. Subramanian and S. R. Sundin and A. Tan and D. Thomlinson and W. Turner and G. Wing and C. Wong and A. Zarifian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.15653},
year = {2023}
}